Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Der leise Kampf der Pilze: Jenaer Wissenschaftler identifizieren einzigartigen Abwehrmechanismus

09.06.2017

Um sich zu verteidigen, produziert der Pilz mit dem nüchternen Namen BY1 Abwehrstoffe, die die Entwicklung seiner Fressfeinde wie beispielsweise Insektenlarven hemmt. Dem Team um Prof. Dr. Dirk Hoffmeister von der Friedrich-Schiller-Universität Jena ist es nun gelungen, den Abwehrmechanismus nachzuvollziehen. Die Ergebnisse sind in der renommierten Fachzeitschrift „Angewandte Chemie International Edition“ veröffentlicht worden.

Die Natur ist ein Wechselspiel: Tiere, Pflanzen und auch Pilze sind in einem ständigen Austausch – von der symbiotischen Vernetzung bis hin zum Kampf ums Überleben. Zur Verteidigung vor beispielsweise Fressfeinden haben sich daher eine Vielzahl von Abwehrmechanismen etabliert: Doch wo Tiere flüchten, kämpfen oder Laute von sich geben können, bleibt gerade Pilzen oder Pflanzen nur der Kampf im Stillen.


Der extrem seltene Pilz BY1 bildet zu seiner Verteidigung vor Fressfeinden gelbe Abwehrstoffe, wie das Team um Dirk Hoffmeister von der Friedrich-Schiller-Universität Jena jetzt herausfand.

(Foto: Philip Brandt)

Zwar unterstützen Pilze durch Symbiosen das Pflanzenwachstum oder spielen eine wichtige Rolle im Kohlenstoff-Kreislauf. Gleichzeitig sind sie jedoch zahlreichen Organismen ausgesetzt, die sich von ihnen ernähren oder auf ihnen parasitieren. Die Pilze ergeben sich aber nicht kampflos, wie die kürzlich erschienene Studie von Dirk Hoffmeister und seinen Kollegen vom Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut – und der Technischen Universität Dortmund einmal mehr beweist.

Gelbe Farbstoffe wehren die angreifenden Larven ab

Sobald beispielsweise Insektenlarven beginnen, den Pilz BY1 – ein Verwandter der heimischen Schichtpilze – zu fressen, produziert er an den verletzten Stellen zwei sogenannte Polyen-Carbonsäuren. Das sind gelbe Farbstoffe, die die angreifenden Larven abwehren. Dies ist insofern ungewöhnlich, da die Struktur der Substanzen auf einem eher untypischen Molekülgerüst aufbaut.

Für die Synthese der Polyene ist außerdem nur ein einziges, neu entdecktes Enzym verantwortlich, das zur Gruppe der Polyketidsynthasen gehört. Das Forscherteam fand heraus, dass diese Polyketidsynthase die Abwehrstoffe auch über einen sehr ungewöhnlichen und bisher unbekannten Mechanismus verändert: Sie verschiebt zahlreiche Kohlenstoff-Doppelbindungen innerhalb des Moleküls. Die Erkenntnis der Wissenschaftler erklärt die Auseinandersetzung von BY1 mit seiner Umwelt und zeigt, wie sich der Pilz zwar leise, aber trotzdem nachdrücklich verteidigt.

Zur Überprüfung der Ergebnisse rekonstruierten die Jenaer Forscher die Biosynthese erfolgreich im Schimmelpilz „Aspergillus niger“. Auch er produzierte daraufhin die ungewöhnlichen gelben Abwehrstoffe. „Die Gene für diese Art Farbstoffe sind weit verbreitet bei den Pilzen. Wir nehmen daher an, dass es sich bei dieser Verteidigungsstrategie um ein viel allgemeineres und weit verbreitetes Abwehrprinzip handelt“, ordnet Hoffmeister die Forschungsergebnisse ein. „Unsere Studien tragen entsprechend dazu bei, Pilze in ihrer Umwelt und im Austausch mit anderen Organismen besser zu verstehen.“

Weltweit bisher nur ein einziges Mal gefunden

BY1 wurde in der Natur weltweit bisher nur ein einziges Mal gefunden. Bei seiner ungewöhnlichen Bezeichnung handelt es sich um ein reines Laborkürzel und keinen regulären Artennamen. Da BY1 an seinem natürlichen Standort das Wachstum anderer Pilze hemmt, forschten die Wissenschaftler zunächst nach sogenannten antifungalen Verbindungen. Solche Substanzen kämen auch als Wirkstoffe gegen Pilzinfektionen infrage. Erst durch genaue Beobachtungen und die richtigen Schlussfolgerungen ergründeten die Forscher das zweite Geheimnis von BY1 und entdeckten die larvenabwehrenden Stoffe.

Das Forschungsergebnis unterstreicht einen wichtigen wissenschaftlichen Schwerpunkt der Universitätsstadt Jena, denn die Studie entstand im Rahmen des Sonderforschungsbereichs „ChemBioSys“. Hier beschäftigen sich Forschungsgruppen der Universität und mehrerer außeruniversitärer Institute mit der Kommunikation von Organismen, die ausschließlich durch chemische Signalstoffe gesteuert wird. Der Abwehrmechanismus vom Pilz BY1 ist ein Paradebeispiel für solch eine Interaktion mit der Umwelt auf Basis von chemischen Verbindungen.

Originalpublikation:
Brandt P, García-Altares M, Nett M, Hertweck C, Hoffmeister D (2017) Induced chemical defense of a mushroom by a double bond-shifting polyene synthase. Angew Chem Intl Ed, 56, 5937-5941.

Kontakt:
Prof. Dr. Dirk Hoffmeister
Institut für Pharmazie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Winzerlaer Straße 2
07745 Jena
Tel.: 03641 / 949851
E-Mail: dirk.hoffmeister[at]leibniz-hki.de

Monika Weiß | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Up-Scaling: Katalysatorentwicklung im Industriemaßstab
22.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

nachricht Ozeanversauerung schädigt Miesmuscheln im Frühstadium
22.11.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

IfBB bei 12th European Bioplastics Conference mit dabei: neue Marktzahlen, neue Forschungsthemen

22.11.2017 | Veranstaltungen

Zahnimplantate: Forschungsergebnisse und ihre Konsequenzen – 31. Kongress der DGI

22.11.2017 | Veranstaltungen

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bakterien als Schrittmacher des Darms

22.11.2017 | Biowissenschaften Chemie

Ozeanversauerung schädigt Miesmuscheln im Frühstadium

22.11.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die gefrorenen Küsten der Arktis: Ein Lebensraum schmilzt davon

22.11.2017 | Geowissenschaften